1、實驗七 氣/液界面上兩親分子的自組裝及其分子識別作用研究姓名：趙巖 學號：0920104014一、 前言及實驗原理Langmuir-Blogeet膜，簡稱為LB膜，LB膜是人工利用分子間相互作用而設計和建立的特殊的分子體系。是有機高分子單分子膜的一種堆積技術。用來制備LB膜的技術稱為LB膜技術。與傳統的真空中物理、化學氣相制備薄膜方法不同,LB膜的制備過程經歷了由氣相到液相至固相的連續相變過程。而這種相變過程又是在室溫和界面上發生的物理過程。 LB膜的研究起始于本世紀30年,首先是由I.Langmuir及其學生K.Blodgett提出的1。但由于當時使用的制膜材料多為簡單的二嗜性分子,因而在很

2、大程度上限制了膜功能的開發。60年代初期,H.Kuhn2首先用LB膜技術通過單分子膜的組裝來構造分子有序體系,并首次把具有光活性的二嗜性染料分子引入LB膜。這對LB膜研究的發展產生了重大影響2,3。被譽為劃時代的貢獻。到了80年代,LB膜技術已經引起物理學、生物學、電子學、光學、化學、材料學、摩擦學等領域國內外學者的普遍關注,并在許多方面得到了應用,取得較大的進展37。近年來,LB膜作為高技術領域的一項新技術,越來越受到一些發達國家的重視。 LB膜的特點可概括為:1）膜厚為分子級水平（納米級）,具有特殊的物理化學性質;2）可以一層一層累積起來,形成多層分子層或各種超晶格結構;3）人為的選擇各種

3、不同高分子材料,累積不同的分子層使之具有多種功能;4）可在常溫常壓下形成,需要的生成能量小,又不破環高分子結構;5）幾乎所有的分子都能形成LB膜,并且在次序上可以任意安排;6）可有效地利用LB膜分子自身的組織能力,形成新的化合物。 一般認為，物質只要含有一個疏水尾鏈和一個親水頭基就能形成單分子膜和LB膜，其中親水頭基的極性不能太強，否則很容易溶于亞相水溶液，而疏水碳氫尾鏈也不能太短，必須達到一定的長度（常大于12個碳原子），兩親分子才能形成單分子膜并組裝成LB膜。但近來研究發現：只要兩親分子中親水基團與疏水基團能夠達到平衡，這樣的分子也能形成穩定的單分子膜。杯芳烴類化合物，因其分子中同時含有帶

4、有取代烴基的芳環做疏水空腔，又具有羥基或羧基等做親水單元，故杯芳烴類化合物也能在氣/液界面上形成穩定的單分子膜。二、實驗目的：1、 了解兩親分子在氣液界面上形成單分子膜，學習單分子膜的制備、性質及研究方法；2、 學習分析-A等溫線，利用-A等溫線研究氣液界面上的分子識別作用；3、 了解掌握將單分子膜轉移到基片上制備LB膜的方法。三、 實驗試劑與儀器：1. 試劑： 杯芳烴或其衍生物，氯仿，無水乙醇，高純水；2. 儀器： 芬蘭KSV公司的KSV2000型LB膜分析儀等。圖1 KSV2000型LB膜分析儀 四、 實驗步驟：1 儀器操作規程（1） 打開主控制箱（應聽到儀器自檢聲音，此時控制箱上隨機顯示

5、兩個數據）。（2） 打開計算機，進入操作系統Sgserver，彈出manual control unit 及KSV Research Lab窗口，此窗口在實驗過程中請勿關閉。（3） 于KSV Research Lab窗口中選擇KSV Research Lab。（4） 與彈出KSV Research Lab中選擇相應的實驗，然后在Experiment set up窗口中進行實驗參數的設置。4.1 Iso-單分子膜實驗。4.2 Dip-鍍膜實驗4.3 Alt-交替鍍膜實驗（5） 實驗完畢后，退出系統。（6） 關閉控制箱。（7） 關閉計算機及總電源。（8） 清洗鉑片、槽、滑杖等，并放回原位。3. 實

6、驗操作步驟：（1）、配置一定濃度的杯芳烴溶液，準備好實驗所需的所有試劑和儀器。（2）、用鑷子夾取適量脫脂棉先占取氯仿溶液順一方向擦洗LB膜儀器的槽和滑杖2-3次，再用乙醇擦洗1-2次。（3）、打開LB膜儀的控制箱和電腦的電源，打開軟件，按上述儀器操作規程開始進行Iso-單分子膜實驗的測定。（4）、把泡在乙醇里的鉑片鉑片取出，用之前用高純水清洗，用酒精燈燒至發紅以除去有機物，然后冷卻用氯仿沖洗。（5）、把鉑片掛上，調節滑杖位置，從兩滑杖中間倒適量高純水，使水面與滑杖相接為宜。（6）、用干凈的微量注射器慢慢滴加鋪展待測杯芳烴溶液。（7）、調節實驗參數，測試開始前調節控制箱示數為零，開始測量收集數據。（8）、實驗結束關閉清洗儀器，整理試驗臺，打掃衛生，寫實驗報告。五、實驗結果及數據處理：1. 以15mm/min的恒定速度壓縮氣液界面得到的-A等溫線（亞相為高純水）如圖2：圖22. 以20mm/min的恒定速度壓縮氣液界面得到的-A等溫線（亞相中含有金屬離子）如圖3：圖3 六、注意事項及實驗討論：1.注意事項：（1）水的質量是制備LB膜的關鍵。（2）倒亞相時，從中間倒得目的是若槽中有灰塵也可使其擴向兩邊。（3）亞相中存在的酸、堿、金屬鹽、陰離子及有機化合物均會影響兩親分子的成膜性